使用两个传感器而不是一个:具有统计意义?

机器算法验证 统计学意义 重复测量 测量
2022-04-07 03:32:15

我们正在使用resp。制造某种设备,其中包括测量液体的湿度。一位同事问我使用两个传感器而不是一个传感器是否有意义(竞争对手显然正在这样做)。主要是统计方式。

我的想法是: 冗余:从技术上讲,只是一个备份。或者使用提供更有意义的测量值的测量值(但我想这是不可能的,因为你怎么知道哪个(更)真实?)。

统计上:使用两者的平均值。甚至可能使用传感器指定的重量(尽管我不会)。可以定义一种传感器必须在其中的偏差带。如果他们的信号差异太大,人们就会知道发生了什么事。

是否有一些事实通过从一个传感器变为两个而得到改善?我会说,例如,信心正在增加,但我不知道如何强调这一点(统计上)。最后,我只想说:越多越好。不幸的是,这不是可靠的论据。

2个回答

直观地说,如果传感器的噪声和测量误差是独立的并且均值为零,那么使用多个传感器将提高信噪比,因为随着传感器数量的增加,噪声和误差往往会相互抵消。

机器学习中的集成概念有一个有趣的相似之处:对多个模型的输出进行平均将出于类似原因提高准确性(它们减少了单个模型中固有的方差)。

因此,您可以检查集成预测方法的数学基础,以找出与使用多个传感器类似的数学理由。例如,看看随机森林如何作为高方差决策树的集合工作。

但是,但是……这只有在噪声和误差是独立的且均值为零的情况下才有效。通常在实验室和工业仪器情况下,噪声和误差有一些系统性环境原因,或者是由于测量过程中的缺陷导致您的模型出现非零均值偏差,因此有必要进行更深入的分析,而不是简单地平均多个审查员的输出。

通过卡尔曼滤波器进行的传感器融合需要 2 个(或更多)单独的测量值,将它们组合在滤波器计算中,并输出更平滑/更准确的底层测量值。

一些关于此的在线好东西,例如https://simmondlevy.academic.wlu.edu/kalman-tutorial/the-extended-kalman-filter-an-interactive-tutorial-for-non-experts-part-14/